设备介绍之金属材料拉伸试验机

　　一、设备概述​​
 

　　金属材料拉伸试验机是材料力学性能测试的核心设备，专用于测定金属(如钢、铝、铜、钛合金等)在拉伸载荷下的力学行为，包括​​强度、塑性、弹性模量、断裂韧性​​等关键指标。符合​​ISO 6892、ASTM E8/E8M、GB/T 228.1​​等国际/国家标准。

 

　　​​二、核心结构与工作原理​​
 

　　1. ​​1.机械框架​​
 

　　​​结构形式​​：
 

　　​​单立柱​​：适用于小载荷，成本低，占空间小。
 

　　​​门式双立柱​​：主流结构，稳定性高，载荷范围广。
 

　　​​刚度要求​​：金属测试载荷高，机身需具备​​高刚性以减少变形误差。
 

　　2. ​​2.加载系统​​
 

　　​​驱动方式​​：
 

　　​​伺服电机+滚珠丝杠​​：主流方案，控制精度高。
 

　　​​液压驱动​​：用于超大载荷，如重型钢结构测试。
 

　　​​传动机构​​：精密丝杠或作动缸，确保加载匀速稳定。
 

　　3. ​​3.夹具系统​​
 

　　​​金属专用夹具​​：
 

　　​​楔形夹具​​：自适应锁紧，防止打滑(通用性强)。
 

　　​​螺纹夹具​​：用于棒材、螺纹钢的轴向拉伸。
 

　　​​平推夹具​​：薄板、箔材测试，避免应力集中。
 

　　​​夹面设计​​：锯齿纹/高温合金纹路，增强咬合力；高温测试需水冷保护。
 

　　4. ​4.​测量系统​​
 

　　​​力传感器​​：
 

　　量程覆盖1N~2000kN，精度±0.5% FS。
 

　　过载保护达150%额定容量。
 

　　​​变形测量​​：
 

　　​​引伸计​​(关键！)：直接测量试样标距段应变，精度±0.5µm。
 

　　​​非接触视频引伸计​​：适用于脆性材料或高温环境。
 

　　5. ​5.​控制系统​​
 

　　​​多闭环控制​​：力、位移、变形三闭环反馈，支持多种控制模式。
 

　　​​软件功能​​：自动生成应力-应变曲线、判定屈服点、抗拉强度、断后伸长率等。
 

　　​​三、金属测试关键参数​说明

参数	说明
​​最大载荷​​	根据材料强度选择（如航空钛合金需≥600kN）
​​行程范围​​	满足长试样断裂伸长需求
​​位移分辨率​​	影响弹性模量测量精度
​​引伸计标距​​	兼容不同标准试样
​​数据采样率​​	精准捕捉屈服点瞬态变化
​​同轴度​​	避免偏心加载导致的应力误差

 

　　​​​四、金属材料拉伸试验机核心测试项目与标准​​

 

　　​​1.屈服强度：
 

　　​​上屈服点​​、​​规定塑性延伸强度​​。
 

　　标准方法：ASTM E8 应变速率控制法。
 

　　​​2.抗拉强度：峰值载荷/原始截面积。
 

　　​​3.断后伸长率与断面收缩率​​：衡量材料塑性。
 

　　4.​​弹性模量​​：通过应力-应变曲线线性段斜率计算，需高精度引伸计。
 

　　​​五、特殊功能扩展​​
 

　　​​1.高温/低温测试​​：搭配环境箱，研究温度对性能影响。
 

　　​​2.疲劳测试​​：增加动态作动器，进行循环载荷试验。
 

　　​​3.数字图像相关​​：全场应变分析，研究局部变形与颈缩。
 

　　​​六、选型注意事项​​
 

　　​​1.载荷匹配​​：预估材料最大强度，选择150%安全余量的量程。
 

　　​​2.精度等级​​：
 

　　研发级：力值精度≤±0.5%，引伸计精度≤±0.5µm。
 

　　工业质检：力值精度±1%可接受。
 

　　​​3.夹具适配性​​：
 

　　高温合金需水冷夹具；线材需V型槽夹具；复合材料避免使用楔形夹。
 

　　4.​​扩展性​​：预留接口用于引伸计、DIC、环境箱等扩展模块。
 

　　​​七、维护与校准​​
 

　　​​1.日常维护​​：导轨润滑、夹具清洁、传感器防过载。
 

　　​​2.强制校准​​：
 

　　力传感器：每年1次。
 

　　引伸计：每6个月校准。